В уравнении 3x = 9 неизвестное число легко найти делением:
x = 9 : 3 = 3. Но встречаются уравнения со скобками,
переменной с двух сторон и даже без единственного ответа.
После правильных преобразований их можно свести к виду ax = b.
Разберём, какие действия сохраняют решения, как раскрывать скобки и почему перед делением нужно проверить коэффициент a. Работаем с действительными числами и уравнениями без переменной в знаменателе. Здесь не требуется угадывать ответ: каждый шаг следует из равенства двух частей.
Что называют корнем уравнения
Корень — значение переменной, при котором уравнение становится
верным числовым равенством. Для 3x = 9 число 3 подходит,
потому что 3 × 3 = 9. Число 2 не подходит: 6 не равно 9.
Решить уравнение — найти все его корни или установить их отсутствие.
В линейном уравнении ax = b буква x обозначает переменную,
a и b — заданные числа. Коэффициент перед x может быть отрицательным
или дробным. Например, −5x = 20, 0,2x = 12, −9x = 0.
Название переменной несущественно: вместо x могут быть y или m.
Почему можно переносить слагаемые
К обеим частям равенства можно прибавить одно и то же число или выражение. Можно также умножить или разделить обе части на одно и то же ненулевое число. Такие действия не меняют множества решений.
Из x + 5 = 12 вычтем 5 с обеих сторон:
x + 5 − 5 = 12 − 5, то есть x = 7.
Кратко это описывают как перенос пятёрки вправо с противоположным знаком.
Она не «перепрыгивает» произвольно: мы выполняем одинаковое действие
с обеими частями.
При переносе меняется знак только переносимого слагаемого. Если слагаемое осталось на месте, его знак сохраняется. Умножение на ноль не является подходящим обратимым преобразованием: оно может уничтожить информацию об исходном равенстве.
Решаем уравнение со скобками
Рассмотрим 4(x + 7) = 3 − x.
Сначала раскрываем скобки по распределительному закону.
Четвёрку умножаем на каждое слагаемое, а не только на x:
4x + 28 = 3 − x.
Собираем слагаемые с x слева, свободные числа справа.
Для этого прибавим x и вычтем 28 из обеих частей:
4x + x = 3 − 28.
Приводим подобные: 5x = −25.
Коэффициент 5 ненулевой, поэтому делим обе части на 5:
x = −25 : 5 = −5.
Проверка в исходном уравнении:
слева 4(−5 + 7) = 4 × 2 = 8,
справа 3 − (−5) = 8. Равенство верно, ответ — −5.
Подстановка только в последнее равенство не проверит ошибку, если она возникла при раскрытии скобок. Поэтому возвращайся к началу.
Если перед скобками минус
Минус перед скобками означает умножение всей скобки на −1:
−(2x + 9) = −2x − 9.
Меняются знаки у всех слагаемых.
Для примера (x − 7) − (2x + 9) = −13
получим x − 7 − 2x − 9 = −13.
Переносим числа: x − 2x = −13 + 7 + 9.
После приведения подобных: −x = 3.
Перед x стоит коэффициент −1, поэтому x = −3.
Проверим: −3 − 7 − (−6 + 9) = −10 − 3 = −13.
Запись −x = 3 ещё не является ответом x = 3.
Нужно разделить обе части на −1 и изменить знак результата.
Три случая после приведения к ax = b
a не равно нулю. Есть ровно один корень x = b/a.
Число b при этом может быть нулём: из −9x = 0
получаем x = 0. Условие «оба числа должны быть ненулевыми» было бы ошибочным.
a = 0, b не равно нулю. Корней нет.
Например, 0x = 7 не выполнится ни при каком x:
левая часть всегда ноль. Делить 7 на ноль не нужно и нельзя.
a = 0, b = 0. Подходит любое действительное число.
Равенство 0x = 0 верно и для нуля, и для 5, и для −2,5.
Это не один корень 0, а бесконечно много решений.
Посмотрим, как второй случай возникает со скобками:
2x + 5 = 2(x + 6).
Раскроем: 2x + 5 = 2x + 12.
Вычтем 2x и 5: 0x = 7. Ответ: корней нет.
А уравнение 2(x + 3) = 2x + 6 после раскрытия даёт
тождественное равенство, поэтому подходит любое x.
Алгоритм и частые ошибки
- Раскрой скобки, умножая на каждое слагаемое.
- Собери слагаемые с переменной в одной части, остальные — в другой.
- Приведи подобные и получи ax = b.
- Проверь a. Делить можно только при a ≠ 0.
- Выбери один из трёх случаев и запиши полный ответ.
- Единственный найденный корень проверь подстановкой в исходное уравнение.
Не путай −3 : (−9) = 1/3 с обратным делением:
в −9x = −3 делим правую часть на коэффициент, а не наоборот.
Не теряй знак у коэффициента −1. Не объявляй любой ноль в строке
доказательством отсутствия корней: 0x = 0 и 0x = 7 различаются.
Проверь себя
8x = 16.−5x = 20.−9x = 0.2x + 5 = 2(x + 6).2(x + 3) = 2x + 6.
Ответы. 2; −4; 0; корней нет; любое действительное число. В первых трёх случаях подставь ответ, в последних сравни обе части после раскрытия скобок.